自动化监测技术在地铁运营监测中的应用

胡超1王钧2

广州轨道交通建设监理有限公司广东广州510000

摘要：自动化监测是一种受人为影响小、自动化程度高的测量方法，能连续自动测量、自动记录数据，并通过专业软件开发二次生成报表并实时预警，极大提高了监测工作效率。在地铁隧道中运用自动化监测技术，能够实时监控隧道运营安全状况以供决策分析，且不会对地铁的正常运营造成影响。

关键词：自动化监测技术；地铁运营

目前，我国多个城市已有地铁开通运营，地铁已成为人们生活中最为便捷的公共交通工具，地铁建设对城市经济发展扮演着重要催化作用。随着城市立体向高空发展，越来越多的高楼涌现，特别是高层和超高层建筑深基坑工程对地铁隧道影响最为剧烈；为保证地铁隧道的安全，地铁有关法规规定在地铁轨道外沿50米红线区域内施工时必须对地铁隧道安全运营状态进行监护。同时地铁运营中的变形具有长期缓变、瞬时突变，难补救，危害大等灾害性特点；隧道周边环境和自身结构变形对地铁安全运营影响日益显现。

自动化监测是一种受人为影响小、自动化程度高的测量方法，能连续自动测量、自动记录数据，并通过专业软件开发二次生成报表并实时预警，极大提高了监测工作效率。在地铁隧道中运用自动化监测技术，能够实时监控隧道运营安全状况以供决策分析，且不会对地铁的正常运营造成影响。

1、电力监测系统

电力自动化监测系统是一种综合了电子通讯技术、计算机技术和自动化技术的管理系统，它能够完成对供电系统现场设备的自动检测、决策和控制，该系统通过与现代化控制理论相结合，在电力设备上安装必备的传感器和现场检测装置，从而对电力设备的运行状况及其周围的环境实现远距离的在线监视和监测。一旦电力设备或其周围环境突发异常状况，电力自动化监测系统都能够及时采集异常发生时所监测到的信息，这些信息包括数据信息、语音信息和视频信息等，并将其发送给远方的数据监控管理中心，与此同时，该系统会发出警报信息，处于远距离之外的监控管理中心的系统维护人员便可对发生异常的设备进行监听、监视和监控，进一步了解设备所处的状态，并采取一定的解决措施确保将故障消灭在萌芽状态。电力自动化监测系统采用了分级开放式网络结构，能够与第三方系统（如DCS、BAS系统等）完成无障碍连接。DSC系统指的是分散控制系统。DSC系统将微处理器作为机械电气控制装置的重要组成部分，采用分散控制功能，对机械电气装置进行有效控制，最终形成一个全新的控制系统。BAS系统分为管理层、控制层、现场层3层，系统能正确监控所有在线设备的性能，通过反馈监测运行参数，保证系统的监控功能得到正确地发挥。

2、平面位移监测系统（GeoMOS系统）

2.1自动测量机器人（徕卡TS30全站仪为例）

在地铁运营期间引用的自动化监测仪器是徕卡TS30全站仪，其标称精度为：测距精度±（0.6+1×Dppm）mm，测角精度0.5″。而且还能够利用专门的SmartMonitor监测软件对其进行有效的控制。徕卡TS30全站仪能够完成整平、调焦、正倒镜观测、记录相关信息数据等等的完全自动化、而且还具有自动目标识别和照准功能（ATR），这个过程仅初次需要人工进行大致的瞄准，TS30全站仪就能够对目标进行自行搜索，并瞄准目标，不再需要人工进行全面的操作，这对于监测工作的效率有了大幅提升。

2.2反射棱镜

在地铁的隧道中，应用膨胀螺丝将定制棱镜进行有效的固定，并将其固定在隧道的道床、拱腰和拱顶上，并使棱镜反射面对着工作基点。

2.3计算机及其它设备

徕卡TS30全站仪和计算机进行联结，并在计算机上使用专门的监测软件完成自动化监测工作，其它设备包含联结电缆、外接电源等等，进而进行对到自动变形监测，自动存储数据信息等，在之后也会对通过自动监测得到的信息和数据进行有效的处理，进而形成监测表格。

2.4SmartMonitor监测软件

SmartMonitor监测软件是与TS30全站仪配套的专门用于监测的变形测量软件，在之后将全部监测信息和数据储存在SQLServer数据库当中，监测软件能够根据工作人员事先设置好的监测时间和周期次数进行对应的测量。也可以按照实际需求增加循环的数量。

2.5数据处理及分析

在对监测数据信息进行处理和分析的过程中，应用的是SmartAna-lyzer监测分析软件以及武汉大学测绘商学院用平差软件“科傻”系统。在进行信息数据处理的时候，可以进行人工干预，将其中偏差比较大的粗差数据进行有效的筛选和剔除，保证数据的准确性和有效性。

3、竖向位移监测系统（静力水准系统）

3.1液体静力水准仪原理

静力水准系统依据连通器原理，用对应传感器通过测量每个待监测点容器内探针相对于液面高度的变化量来监测结构的竖向变形。静力水准系统主要有测量、数据发射、数据采集及分析三部分。液体静力水准仪由主体容器（+基液补给槽）、联通管、电容或光栅传感器等部分构成。

3.2数据发射及采集分析

数据发射传输根据地铁隧道特点多采用有线直连传输方式，其他GPRS或无线电台传输等均受隧道空间限制影响较大。

所采集的数据并不能直接使用，还需要应用数据处理及分析软件加以处理才能最终反映监测体的变形情况。一般随静力水准系统采购时厂家匹配。

3.3静力水准系统特点

静力水准系统不像常规水准测量那样需要前后视并必须通视、前后视距差有要求限制、受天气和光线等影响较多等。相对于常规水准测量，液体静力水准测量具有巨大优势：

自动化程度高，能实时监测

远程采集数据，采集速度快，精度高

对人工不便的狭小空间尤其适用

当然，静力水准系统也有费用较高，易受温度影响等缺点。

结束语：

通过自动化监测可以对既有线的地铁运营异常，潜在或突发事故实现实时监控，大量监测数据自动传输至后台监控中心进行数据存储与查询，借助系统专业软件可迅速对数据进行分析，对既有线结构健康状态进行评估，及时向施工设计运营等单位反馈信息，确保地铁运营不间断且安全。

参考文献：

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[2]梅文胜，张正禄，郭际明，等。测量机器人变形监测系统软件研究[J].武汉大学学报：信息科学版，2012，27（02）：165-171.

[3]梅文胜，张正禄，黄全义。测量机器人在变形监测中的应用研究[J].大坝与安全，2012（05）：133-135.